CN107321311A - 一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂及其制备和应用，吸附剂为通过H3PO4溶液活化的柚子皮基活性炭；首先将收集到的农业废弃物柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后，将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于烘箱中烘干后，过筛研磨；将烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于H3PO4溶液中，然后将材料取出置于高温马弗炉中，50‑60min后取出材料，冷却到室温后，用蒸馏水冲洗若干次直至清洗后的水达到中性、烘干、研磨过筛，所得粉末即为吸附剂；本发明中废弃柚子皮为农业废弃物，其价格低廉，获取方便；吸附剂制备方法简单易操作。

Description

一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂及其制备和应用
技术领域
本发明属于水处理吸附剂技术领域，特别涉及一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂及其制备和应用。
背景技术
随着工业生产和人类社会的迅猛发展，环境污染问题日益加重。无数的污染物质被排放到水环境中，其中重金属污染物质具有重金属污染物质具有剧毒性或致癌性，且是难以进行生物降解的。此外，其容易在生物体内富集并进而通过食物链累积在生物体或人体中。
鉴于铬的危害性和它在各种工业生产、制造过程中的广泛应用，从工业废水中有效的去除铬具有重要的意义。去除水体中铬的常用处理方法有化学（还原）沉淀法、电化学法、膜处理法、离子交换法、生物处理法和吸附法等。与众多方法相比，吸附法通常利用吸附材料的多孔性将污水中的有害物质固定在其表面从而加以去除的，同时具有无能耗，无二次污染等优点。因而寻求成本低廉且吸附效率高的吸附剂极其重要。
利用农业废弃物合成改性吸附剂不仅能充分利用废弃的资源，而且可以作为水处理中的高效吸附剂。作为一种农业废弃物，柚子皮含有丰富的木质素、纤维素和果胶，因而含有丰富的官能团，如醛类、酚类、酮类、羧基醇类等，因为拥有吸附废水中重金属离子的优良性能。基于上述优良特性，废弃柚子皮基活性炭可以用于吸附很多重金属离子。活化后的废弃柚子皮基活性炭具有更优良的吸附性能。
发明内容
本发明提供了一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂及其制备和应用，以解决现有技术废水中铬污染物难处理的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂，其特征在于：吸附剂为通过H3PO4溶液活化的废弃柚子皮基活性炭。
进一步的，所述吸附剂为粉末状。
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于烘箱中烘干后，过筛研磨得到废弃柚子皮粉；
步骤2、废弃柚子皮基活性炭的活化：将烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于H3PO4溶液中，然后将其取出置于高温马弗炉中，50-60min后取出，并冷却到室温，再用蒸馏水冲洗若干次，直至清洗后的水达到中性；
步骤3、将步骤2所得材料置于烘箱中烘干；
步骤4、将步骤3所得材料研磨过筛，所得粉末即为吸附剂。
所述步骤1中，废弃柚子皮碎块置于80-100℃的烘箱中烘20-24h；研磨后过40-60目筛。
进一步的，所述步骤2中，H3PO4溶液的浓度为80-85%；所述烘干后有待活化的废弃柚子皮粉与H3PO4溶液的质量体积比为1g：1.5-2ml。
进一步的，所述步骤2中，待活化的废弃柚子皮粉在H3PO4溶液中浸泡10-12h。
进一步的，所述步骤2中，待活化的废弃柚子皮粉在H3PO4溶液中浸泡后，置于400-450℃的马弗炉中。
进一步的，所述步骤3中，将步骤2所得材料置于80-95 ℃的烘箱中烘24-36h。
进一步的，所述步骤4中，将步骤3所得材料研磨后过160-200目筛。
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的应用，所述吸附剂用于去除废水中重金属六价铬离子。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中作为原料的废弃的柚子皮，其价格低廉，获取方便；活化吸附剂制备方法简单易操作。最终的产物通过物理方法吸附去除水中的铬，对铬的吸附效率高。同时充分利用材料，物尽其用，达到已废治废，节能环保的目的。吸附剂可以通过物理方法吸附去除水中的重金属离子六价铬（Cr（Ⅵ）），且吸附效率高，整个吸附去除过程中无二次污染物生成，没有对人身有害的物质产生。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
本发明中采用的废弃柚子皮为农业废弃物。
实施例1
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于100℃烘箱中烘24h，研磨后过40目筛，得到废弃柚子皮粉；
步骤2、废弃柚子皮基活性炭的活化：将10g烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于20ml浓度为85%的H3PO4溶液中，将材料取出置于450℃高温马弗炉中，60min后取出材料，冷却到室温后，用蒸馏水冲洗若干次，直至清洗后的水达到中性；
步骤3、将步骤2所得材料置于95℃烘箱中烘24h；
步骤4、将步骤3所得材料研磨后过200目筛，所得粉末即为吸附剂。
实施例2
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于80℃烘箱中烘20h，研磨后过60目筛，得到废弃柚子皮粉；
步骤2、废弃柚子皮基活性炭的活化：将9g烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于13.5ml浓度为80%的H3PO4溶液中，将材料取出置于400℃高温马弗炉中，50min后取出材料，冷却到室温后，用蒸馏水冲洗若干次，直至清洗后的水达到中性；
步骤3、将步骤2所得材料置于80℃烘箱中烘36h；
步骤4、将步骤3所得材料研磨后过160目筛，所得粉末即为吸附剂。
实施例3
一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于95℃烘箱中烘22h，研磨后过50目筛，得到废弃柚子皮粉；
步骤2、废弃柚子皮基活性炭的活化：将11g烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于19.8ml浓度为83%的H3PO4溶液中，将材料取出置于420℃高温马弗炉中，56min后取出材料，冷却到室温后，用蒸馏水冲洗若干次直至清洗后的水达到中性；
步骤3、将步骤2所得材料置于90℃烘箱中烘28h；
步骤4、将步骤3所得材料研磨后过180目筛，所得粉末即为吸附剂。
对比试验，将实施例1-3中得到的磷酸活化柚子皮基活性炭和未活化的柚子皮基活性炭作以对比试验，验证以上两种吸附剂在水中吸附铬的效果。
试验例
分别将实施例1-3中得到的磷酸活化柚子皮基活性炭作为吸附剂，分别配置浓度不同的六价铬溶液，测试吸附剂对六价铬的吸附效应。分别取吸附剂质量为0.1g，0.3g和0.5g；六价铬溶液浓度为20mg/L，40mg/L和60mg/L；六价铬溶液体积为50mL。
对比例
废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成细小的碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于100℃烘箱中烘24h，研磨后过40目筛，即得到未活化的废弃柚子皮基活性炭。
以未活化的废弃柚子皮基活性炭为吸附剂，分别配置浓度不同的六价铬溶液，测试吸附剂对六价铬的吸附效应。分别取吸附剂质量为0.1g，0.3g和0.5g；六价铬溶液浓度为20mg/L，40mg/L和60mg/L；六价铬溶液体积均为50mL。
在其他条件保持不变的情况下，试验例和对比例中不同质量吸附剂对不同浓度的六价铬相应的吸附性能，分别如下表1所示。
从表1的数据可以看出，初始浓度越高，相应吸附剂的吸附量越多；然而，吸附剂量的增多并没有不断的增加对吸附质的吸附能力。
通过对比活化前后废弃柚子皮基活性炭对铬的相关吸附数据，可以看出活化前后废弃柚子皮基活性炭其吸附性能得到了较大程度的提升，吸附效率也大大增加。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂，其特征在于：吸附剂为通过H3PO4溶液活化的废弃柚子皮基活性炭。
2.根据权利要求1所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂，其特征在于：所述吸附剂为粉末状。
3.根据权利要求2所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、废弃柚子皮的预处理：首先将收集到的废弃柚子皮用蒸馏水清洗，洗净后将柚子皮切成碎块；然后将废弃柚子皮碎块置于烘箱中烘干后，过筛研磨得到废弃柚子皮粉；
步骤2、废弃柚子皮基活性炭的活化：将烘干的有待活化的废弃柚子皮粉浸于H3PO4溶液中，然后将其取出置于高温马弗炉中，50-60min后取出，并冷却到室温，再用蒸馏水冲洗若干次，直至清洗后的水达到中性；
步骤3、将步骤2所得材料置于烘箱中烘干；
步骤4、将步骤3所得材料研磨过筛，所得粉末即为吸附剂。
4.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，废弃柚子皮碎块置于80-100℃的烘箱中烘20-24h；研磨后过40-60目筛。
5.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，H3PO4溶液的浓度为80-85%；所述烘干后有待活化的废弃柚子皮粉与H3PO4溶液的质量体积比为1g：1.5-2ml。
6.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，待活化的废弃柚子皮粉在H3PO4溶液中浸泡10-12h。
7.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤2中，待活化的废弃柚子皮粉在H3PO4溶液中浸泡后，置于400-450℃的马弗炉中。
8.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，将步骤2所得材料置于80-95 ℃的烘箱中烘24-36h。
9.根据权利要求3所述的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，将步骤3所得材料研磨后过160-200目筛。
10.一种根据权利要求3-7任一所述的制备方法制备的磷酸活化柚子皮基活性炭吸附剂的应用，其特征在于：所述吸附剂用于去除废水中重金属六价铬离子。
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